14 ژوئن 2021توسط موسسه پیشرفته علم و فناوری کره (KAIST)
شکل: (الف) نمایش شماتیک حسگر صوتی متحرک پیزوالکتریک انعطاف پذیر مبتنی بر غشا پایه (ب) بیومتریک صوتی در زمان واقعی براساس الگوریتم های یادگیری ماشینی (ج) اولین تولید تجاری یک حسگر صوتی اندازه موبایل. اعتبار: موسسه پیشرفته علوم و فناوری کره (KAIST)
یک تیم تحقیقاتی KAIST به سرپرستی پروفسور کیون جائه لی از گروه علوم و مهندسی مواد یک سنسور صوتی انعطاف پذیر پیزوالکتریک انعطاف پذیر با غشای پیزوالکتریک فوق نازک چند تشدید با تقلید از غشا پایه حلزونی گوش انسان ساخته اند. اکنون این سنسور صوتی انعطاف پذیر برای جاسازی در تلفن های هوشمند کوچک شده و اولین نمونه اولیه تجاری برای تشخیص صوتی دقیق و دور آماده است.
در سال 2018 ، پروفسور لی اولین مفهوم سنسور صوتی پیزوالکتریک انعطاف پذیر را ارائه داد ، الهام گرفته از این واقعیت که انسان می تواند با استفاده از غشا ی ذوزنقه ای چند تشدیده با 20 هزار سلول مو ، صداهای دور را تشخیص دهد. با این حال ، سنسورهای صوتی قبلی به دلیل بزرگ بودن دستگاه نمی توانستند در محصولات تجاری مانند تلفن های هوشمند و بلندگوهای هوش مصنوعی ادغام شوند.
در این کار ، تیم تحقیقاتی با استفاده از غشاهای پیزوالکتریک فوق نازک با حساسیت بالا ، یک سنسور صوتی به اندازه موبایل ساختند. مطالعات شبیه سازی ثابت کرد که پلیمر فوق نازک در زیر لایه نازک پیزوالکتریک غیر آلی می تواند پهنای باند تشدید را گسترش دهد تا کل دامنه فرکانس صدا را با استفاده از هفت کانال پوشش دهد. بر اساس این تئوری ، تیم تحقیقاتی با موفقیت حسگر صوتی کوچک شده نصب شده در تلفن های هوشمند تجاری و بلندگوهای AI را برای احراز هویت بیومتریک مبتنی بر یادگیری ماشینی و پردازش صدا را به نمایش گذاشتند.
حسگر صوتی متحرک رزونانس دارای حساسیت و سیگنالهای چند کاناله برتر در مقایسه با میکروفن های خازنی معمولی با یک کانال است و سیستم شناسایی بلندگو با دقت بسیار بالا و با فاصله کمی از داده های آموزش صوتی از خود نشان داده است. میزان خطای شناسایی بلندگو در مقایسه با دستگاه کندانسور MEMS به میزان قابل توجهی 56٪ (با 150 مجموعه داده آموزشی) و 75٪ (با 2800 مجموعه داده آموزشی) کاهش یافت.
پروفسور لی گفت: “اخیراً ، Google” Wolverine Project “را برای جداسازی صدای بسیار دور از چند کاربر برای رابط های کاربری نسل بعدی AI هدف قرار داده است. من انتظار دارم که حسگر صوتی تشدید چند کاناله ما با اطلاعات صوتی فراوان بهترین مورد مناسب برای این برنامه باشد. در حال حاضر ، روند تولید انبوه در آستانه اتمام است ، بنابراین امیدواریم که این امر خیلی زود در زندگی روزمره ما مورد استفاده قرار گیرد. “
پروفسور لی همچنین یک شرکت تازه به نام Fronics Inc تاسیس کرد که در کره و ایالات متحده مستقر است (دفتر شعبه) برای تجاری سازی این حسگر صوتی انعطاف پذیر و به دنبال همکاری با شرکت های جهانی AI است.
این نتایج تحقیق ، با عنوان سنسورهای صوتی متحرک پیزوالکتریک بیومیمتیک و انعطاف پذیر با ساختارهای فوق العاده نازک برای بیومتریک یادگیری ماشینی ، در Science Advances در سال 2021 منتشر شد.
